CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Đôi nét về cây dừa Dừa hay còn gọi là cọ dừa có tên danh pháp 2 phần: Cocos nucifera. Là 1 loài cây trong họ Cau (Arecaceae). Nó cũng là thành viên độc nhất trong chi Cocos và là 1 chiếc cây lớn, thân đơn trục (phổ biến khi gọi là lực lượng thân cau dừa) mang thể cao đến 30 m.
Mang những lá đơn xẻ thùy lông chim một lần, cuống và gân chính dài 4 – 6m các thùy với gân cấp hai. Có thể đạt được chiều dài 60 – 90cm. Lá thường biến thành bẹ dạng lưới ôm lấy thân những lá già lúc rụng để lại vết sẹo trên thân. Quả dừa không chỉ mang đến một loại nước giải khát mát lành cho người dân miền nhiệt đới, trái dừa còn chứa rất nhiều chất dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe.
Trái dừa được giới chuyên môn đánh giá rất cao vì những giá trị mà nó mang lại. Trái dừa không chỉ là nguồn cung cấp muối khoáng dồi dào mà còn hỗ trợ hoạt động miễn dịch trong cơ thể. Giá trị dinh dưỡng trong cùi dừa Lượng kalo dồi dào, mỗi 100g cùi dừa non sẽ có 354 đơn vị kalo. Cacbohydrat: đường và chất xơ thực phẩm.
Chất béo: Chất béo bão hòa, không bão hòa đơn, không bão hòa đa. Chất đạm Các loại vitamin: B1, B2, B3, B5, B6, B9, vitamin C. Chất khoáng: Canxi, sắt, magie, phốt pho, kali, kẽm. Giá trị dinh dưỡng trong nước dừa Thông tin dinh dưỡng dưới đây do USDA cung cấp, trong 1 cốc 100% nước dừa, khoảng 240 gram chứa: 3 Lượng calo: 44 Chất béo: 0g Natri: 64mg Carbohydrate: 10,4g Chất xơ: 0g Đường: 9,6g Chất đạm: 0,5g 1.
Nguyên liệu và đặc tính của quá trình cô đặc sữa dừa: Sản phẩm phải có hương vị và màu sắc của nguyên liệu ban đầu. Sữa dừa là một sản phẩm giàu chất sắt, canxi và vitamin nên không chịu được nhiệt độ cao, các thành phần quý giá trong dịch quả dễ bị thủy phân dưới tác dụng của hệ nhiệt. Những biến đổi của nguyên liệu và sản phẩm trong quá trình cô đặc: Trong quá trình cô đặc, tính chất cơ bản của nguyên liệu và sản phẩm biến đổi không ngừng. Thời gian cô đặc tăng làm cho nồng độ dung dịch tăng dẫn đến tính chất dung dịch thay đổi: Các đại lượng giảm: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt.
Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt do nồng độ, nhiệt độ sôi. Yêu cầu chất lượng sản phẩm: Đạt nồng độ yêu cầu Thành phần hóa học chủ yếu không thay đổi. Cô đặc và quá trình cô đặc. Định nghĩa: Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ các chất hòa tan trong dung dịch hai hay nhiều cấu tử, bằng cách tách một phần dung môi ở nhiệt độ sôi, dung môi tách ra khỏi dung dịch bay lên gọi là hơi thứ.
Các phương pháp cô đặc: Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng. Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó thì một cấu tử sẽ tách ra dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan. Tùy vào tính chất của cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết tinh xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và đôi khi phải dùng đến máy lạnh. Bản chất của sự cô đặc do nhiệt: Dựa theo thuyết động học phân tử: Để tạo thành hơi (trạng thái tự do) thì tốc độ chuyển động vì nhiệt của các phân tử chất lỏng gần mặt thoáng lớn hơn tốc độ giới hạn.
Phân tử khi bay hơi sẽ thu nhiệt để khắc phục lực liên kết ở trạng thái lỏng và trở lực bên ngoài. Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để các phần tử đủ năng lượng thực hiện quá trình này. Bên cạnh đó, sự bay hơi chủ yếu là do các bọt khí hình thành trong quá trình cấp nhiệt và chuyển động liên tục, do chênh lệch khối lượng riêng các phần tử ở trên bề mặt và dưới đáy tạo nên sự tuần hoàn tự nhiên trong nồi cô đặc. Tách không khí và lắng keo khi đun sơ bộ sẽ ngăn được sự tạo bọt khi cô đặc.
Ứng dụng của sự cô đặc: Dùng trong sản xuất thực phẩm: dung dịch đường, mì chính, các dung dịch nước trái cây… Dùng trong sản xuất hóa chất: NaOH, NaCl, CaCl2, các muối vô cơ… 2. Đánh giá khả năng phát triển của sự cô đặc: Hiện nay, phần lớn các nhà máy sản xuất hóa chất, thực phẩm đều sử dụng thiết bị cô đặc như một thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn. mặc dù chỉ là một hoạt động gián tiếp nhưng rất cần thiết và gắn liền với sự tồn tại của nhà máy. Cùng với sự phát triển của nhà máy thì việc cải thiện hiệu quả của thiết bị cô đặc là một tất yếu.
nó đòi hỏi phải có những thiết bị hiện đại, đảm bảo an toàn và hiệu suất cao. Đưa đến yêu cầu người kỹ sư phải có kiến thức chắc chắn hơn và đa dạng hơn, chủ động khám phá các nguyên lý mới của thiết bị cô đặc. Các thiết bị cô đặc nhiệt: 2. Phân loại và ứng dụng: Theo cấu tạo: Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt.
Gồm: - Có buồng đốt trong (đồng trục buồng bốc), có thể có ống tuần hoàn trong hoặc ngoài. - Có buồng đốt ngoài (không đồng trục buồng bốc). Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5– 3,5 m/s tại bề mặt truyền nhiệt. Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt.
6 Gồm: - Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài. - Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn ngoài. Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy một lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm như dung dịch nước trái cây , hoa ép…Gồm: - Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt trong hay ngoài: dung dịch sôi tạo bọt khí khó vỡ. - Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt trong hay ngoài: dung dịch sôi ít tạo bọt và bọt dễ vỡ.
Theo phương pháp thực hiện quá trình: Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi. Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định để tăng năng suất cực đại và thời gian cô đặc là ngắn nhất. Tuy nhiên nồng độ dung dịch đạt là không cao. Cô đặc áp suất chân không: dung dịch có nhiệt độ sôi dưới 1000C.
Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn, sự bay hơi nước liên tục. Cô đặc áp suất dư: dùng cho các dung dịch không phân hủy ở nhiệt độ cao, sử dụng hơi thứ cho các quá trình khác. Cô đặc gián đoạn: dung dịch cho vào thiết bị một lần rồi cô đặc đến nồng độ yêu cầu, hoặc cho vào liên tục trong quá trình bốc hơi để giữ mức dung dịch không đổi đến khi nồng độ dung dịch trong thiết bị đã đạt yêu cầu sẽ lấy ra một lần sau đó lại cho dung dịch mới để tiếp tục cô đặc. Cô đặc nhiều nồi: mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt.
Số nồi không nên lớn quá vì sẽ làm giảm hiệu quả tiết kiệm hơi.Có thể cô đặc chân không, cô đặc áp 7 lực hay phối hợp cả hai phương pháp. Đặc biệt có thể sử dụng hơi thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu quả kinh tế. Cô đặc liên tục: cho kết quả tốt hơn cô đặc gián đoạn. Có thể áp dụng điều khiển tự động, nhưng chưa có cảm biến tin cậy.
Ưu điểm và nhược điểm của cô đặc chân không gián đoạn: Ưu điểm: - Giữ được chất lượng, tính chất sản phẩm, hay các cấu tử dễ bay hơi. - Nhập liệu và tháo sản phẩm đơn giản, không cần ổn định lưu lượng. - Thao tác dễ dàng. - Có thể cô đặc đến các nồng độ khác nhau.
- Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch. Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp. Nhược điểm: - Quá trình không ổn định, tính chất hóa lý của dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian - Nhiệt độ hơi thứ thấp, không dùng được cho mục đích khác. 8 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.
Thuyết minh quy trình công nghệ: Khởi động bơm chân không đến áp suất PCK = 0,7 atm Sau đó bơm dung dịch ban đầu có nồng độ 15% từ bể chứa nguyên liệu vào nồi cô đặc bằng bơi ly tâm. Quá trình nhập liêu diễn ra trong vòng 10 phút đến khi nhập đủ 1800kg thì ngừng. Khi đã nhập đủ 1800kg thì bắt đầu cấp hơi đốt (là hơi nước bão hòa ở áp suất 3 atm) vào buồng đốt để gia nhiệt dung dịch. Buồng đốt gồm nhiều ống nhỏ truyền nhiệt (ống chùm) và một ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớn hơn.
Dung dịch chảy trong ống được gia nhiệt bởi hơi đốt đi ngoài ống. Dung dịch trong ống sẽ sôi và tuần hoàn qua ống tuần hoàn (do ống tuần hoàn có đường kính lớn hơn các ống truyền nhiệt nên dung dịch trong ống tuần hoàn sẽ lớn hơn trong ống truyền nhiệt, khi đó khối lượng riêng dung dịch trong ống tuần hoàn sẽ lớn hơn khối lượng riêng dung dịch trong ống truyền nhiệt vì vậy tạo áp lực đẩy dung dịch từ ống tuần hoàn sang các ống truyền nhiệt). Dung môi là nước bốc hơi và thải ra ngoài qua ống dẫn hơi thứ sau khi qua buồng bốc và thiết bị tách giọt. Hơi thứ được dẫn qua thiết bị ngưng tụ baromet và được ngưng tụ bằng nước lạnh, sau khi ngưng tụ thành lỏng sẽ chảy ra ngoài bồn chứa.
Phần không ngưng tụ sẽ được dẫn qua thiết bị tách giọt để chỉ còn khí không ngưng được bơm chân không hút ra ngoài. Hơi đốt khi ngưng tụ chảy ra ngoài qua cửa tháo nước ngưng, qua bẫy hơi rồi được xả ra ngoài. Quá trình cứ tiếp tục đến khi đạt nồng độ 50% thì ngưng cung cấp hơi. Mở van thông áp, sau đó tháo sản phẩm ra bằng cách mở van tháo liệu.